Để một chiếc ô tô có thể vận hành cần sự hoạt động trơn tru của hàng ngàn chi tiết lớn nhỏ. Và trong số đó hộp số là một trong những bộ phận có vai trò quan trọng nhất.

Trong bài viết hôm nay chúng tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu về hộp số, thành phần cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của nó.

Hộp số ô tô là gì?

Hộp số là bộ phận quan trọng của hệ thống truyền lực để truyền sức mạnh từ động cơ đến hệ dẫn động.

Hộp số giúp tăng giảm tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tỉ số truyền, thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe dẫn động.

Ở chế độ lý tưởng, hộp số sẽ duy trì được tỷ số truyền để động cơ hoạt động và duy trì vòng tua máy tối ưu nhất.

Vai trò của hộp số

Theo lý thuyết thì động cơ chỉ sinh công và mô men xoắn tối đa ở dải tua máy hẹp. Hộp số cho phép tỉ số truyền của động cơ và cầu dẫn động thay đổi khi xe tăng và giảm tốc độ.

Khi điều khiển xe chúng ta cần thay đổi số chứ không luôn đi ở một số để để động cơ làm việc ở dưới điểm tới hạn và hoạt động gần với vòng tua lý tưởng nhất.

Vai trò của hộp số bao gồm:

• Hộp số dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mô men xoắn ở các bánh xe chủ động của xe, và  thay đổi tốc độ chạy xe
• Thay đổi chiều chuyển động của xe khi tiến và lùi
• Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực tùy ý mà không cần phải tắt máy và mở ly hợp.
• Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng.

Để thực hiện được những nhiệm vụ nêu trên, phải có một vài yêu cầu thích hợp khi hoạt động.

Phân loại hộp số thông dụng trên ô tô

Hiện tại, trên thị trường có 4 loại hộp số thông dụng trên ô tô người mua xe nên biết đó là:

1. Hộp số sàn/ số tay
2. Xe với Hộp số tự động
3. Hộp số tự động vô cấp CVT
4. Hộp số ly hợp kép.

Việc lựa chọn loại hộp số nào để sử dụng cũng tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: chi phí, cách sử dụng, cách bảo dưỡng, sở thích…

Trong bải viết hôm nay DPRO sẽ phân tích cấu tạo của loại hộp số lâu đời và cũng khá thông dụng đó là hộp số sàn 5 cấp.

Cấu tạo hộ số sàn ô tô

Cấu tạo hộp số ô tô bao gồm các chi tiết

• Nắp và vỏ hộp số: bộ phận này có nhiệm vụ bao kín và che các bộ phận bên trong hộp số. Ngoài ra nắp hộp số còn dùng để lắp cơ cấu chuyển số.

Vỏ hộp số dùng để lắp các vòng bi đỡ trục, chứa dầu bôi trơn, treo hộp số vào khung xe.

Trên vỏ hộp số có các thể hiện rõ các nút xả dầu, nút bổ sung và kiểm tra mức dầu.

• Ổ bi: biến ma sát trượt thành ma sát lăn nhằm giúp tăng tuổi thọ làm việc của thiết bị và tránh gây ra tiếng ồn trong khi hoạt động.
• Trục hộp số: có 2 loại trục

Loại 3 trục (sơ cấp – trung gian – thứ cấp ở hộp số dọc)

Loại 2 trục (sơ cấp – thứ cấp ở hộp số ngang)

• Bánh răng
• Bộ đồng tốc: Có nhiệm vụ ngăn ngừa sự trèo răng trong quá trình vào khớp.Khoá bánh răng thứ cấp vào trục thứ cấp.

Bộ đồng tốc có tác dụng làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi vào số, tránh các va đập giữa các bánh răng giúp quá trình gài số êm, dễ dàng, không gây tiếng kêu.

Nguyên lý làm việc của bánh răng ở hộp số sàn

Trong cấu tạo hộp số sàn ô tô thì bánh răng có nhiệm vụ rất quan trọng.

Cơ cấu truyền lực thường có hai loại bánh răng đó là bánh răng chủ động và bánh răng bị động.

Tốc độ quay sẽ phụ thuộc vào số răng hoặc đường kính của mỗi bánh răng đó.

Hộp số sàn thông thường sử dụng bánh răng trụ răng thẳng và trụ răng nghiêng.

Bánh răng trụ răng thẳng có đường sinh song song với đường tâm của trục bánh răng. Chúng thường gây tiếng ồn và tuổi thọ khôn cao nên ít được sử dụng cho các bánh răng chủ động chính mà chỉ được sử dụng cho các bánh răng trượt.

Bánh răng trụ răng nghiêng có đường sinh nghiêng một góc so với đường tâm trục bánh răng. Những hộp số hiện đại thường sử dụng loại bánh răng răng này cho các bánh răng chủ động chính.

Cách tính tỷ số truyền

Tỷ số truyền = Số răng bánh răng bị động / số răng bánh răng chủ động

Hoặc = số vòng quay trục chủ động / số vòng quay trục bị động

Khi số càng thấp thì tỷ số truyền càng lớn. Vfa xe chạy tốc độ càng cao thì tỷ số truyền càng nhỏ

Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn 2 cấp

Sơ đồ minh họa cấu tạo của hộp số ô tô và nguyên lý hoạt động của loại hộp số sàn hai cấp rất đơn giản.

• Trục sơ cấp màu xanh lá cây còn được gọi là bánh răng dẫn động.gồm và bánh răng màu xanh liên kết cứng với nhau. Mô men trục đi từ động cơ qua bộ ly hợp.
• Trục màu đỏ và các bánh răng (bánh răng chủ động) được gọi là trục trung gian cũng được gắn chặt với nhau. . Trục màu xanh lá cây và trục màu đỏ được liên kết với nhau thông qua ăn khớp giữa các bánh răng nên 2 trục sẽ cùng quay với nhau. Khi đó, trục trung gian sẽ nhận công suất và mô men xoắn trực tiếp từ động cơ khi ly hợp đóng.
• Trục màu vàng hay còn gọi là trục thứ cấp được nối trực tiếp với các bánh xe thông qua bộ vi sai. Khi các bánh xe màu xanh quay thì trục thứ cấp cũng quay trên trục màu vàng nhờ ổ bi.
• Các bánh răng màu xanh da trời liên kết với trục màu vàng thông qua các vòng bi. Vì vậy các bánh răng này có thể quay trơn trên trục ngay cả khi trục màu vàng đứng yên.

Bộ bánh răng màu tím nằm ở vị trí giữa hai bánh răng màu xanh, thể hiện xe đang ở số 0. Lúc này cả hai bánh răng màu xanh đều quay tự do trên trục màu vàng theo các tỉ số truyền khác nhau được quyết định bởi trục trung gian.

Trong quá trình sang số, nếu bạn chuyển số không đúng, sẽ xuất hiện các âm thanh chói tai.

Đây là do các răng của bánh răng màu tím không ăn khớp được với các bánh răng màu xanh chứ không phải là âm thanh phát ra do các bánh răng trong hộp số không ăn khớp .

Nguyên lý hoạt động của hộp số sàn 5 cấp

Hiện nay loại xe ô tô số sàn 5 cấp được nhiều xe sử dụng. Dưới đây là sơ đồ minh họa cấu tạo hộp số xe ô tô và nguyên lý hoạt động:

Có ba cần nối để cần số điều chỉnh quá trình sang số .

Khi bánh răng màu tím di chuyển vào các vị trí khác nhau là do bạn đang di chuyển cần số sang trái hoặc sang phải.

Bánh răng màu xanh có  chức năng số lùi,  được điều khiển bằng bánh răng trung gian.

Cơ chế lùi của xe đó là: khi bánh răng trung gian ăn khớp với bánh răng màu xanh, sẽ quay ngược chiều với các bánh răng màu xanh còn lại, trục sơ cấp cũng sẽ quay ngược lại, vì vậy xe sẽ lùi.